





中国农业科学 ›› 2026, Vol. 59 ›› Issue (20): 4517-4530.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2026.20.007
李若楠1(
), 史建硕1, 贾舟1, 蒋龙刚1, 王丽英1(
), 艾超2(
), 孙璇1, 翟凤芝1
收稿日期:2025-12-29
接受日期:2026-04-20
出版日期:2026-10-16
发布日期:2026-10-21
通信作者:
联系方式:
李若楠,E-mail:liruonan2004@163.com。
基金资助:
LI RuoNan1(
), SHI JianShuo1, JIA Zhou1, JIANG LongGang1, WANG LiYing1(
), AI Chao2(
), SUN Xuan1, ZHAI FengZhi1
Received:2025-12-29
Accepted:2026-04-20
Published:2026-10-16
Online:2026-10-21
摘要:
【目的】通过中长期定位试验探究猪粪配合秸秆替代部分化肥菜地土壤固碳特征及养分增效效应,为菜地土壤有机质管理与养分协同固碳方案的制定提供科学支撑。【方法】选取定位试验前期所得蔬菜生产较适宜有机替代模式—猪粪配合秸秆替代50%化肥氮,对比分析设施和露地栽培下种植9—10年土壤有机质含量和碳储量的变化,剖析外源碳施入土壤后的固存效率,探究中长期蔬菜产量、土壤养分供应及盈余状况。【结果】在0—20 cm土层,采用猪粪配合秸秆替代部分化肥能显著提高土壤有机质含量,种植9—10年土壤有机质含量升至接近(露地)或超过(设施)中等肥力水平阈值(20 g·kg-1),有机质含量随外源碳累积施入量的增加呈非线性增长(P<0.05),累积施入碳 48.5 t·hm-2(露地)和80.3 t·hm-2(设施)时有机质变幅趋缓;各季土壤有机碳储量均显著高于单施化肥模式,其中露地栽培在种植7年后有机碳储量趋于稳定;9—10年外源碳净固存速率为1.5 t·hm-2·a-1(露地)和1.9 t·hm-2·a-1(设施),外源碳净固存效率为14.8%(设施)和18.4%(露地);净固存效率随有机质含量的增加呈二次函数响应(P<0.05),当有机质含量为16.5 g·kg-1(露地)和19.6 g·kg-1(设施)时,净固存效率达到峰值。在20—40 cm土层,9—10年后猪粪配合秸秆替代部分化肥处理的土壤有机质含量显著增加,设施栽培下有机质含量与外源碳累积施入量间呈二次函数响应(P<0.05);设施栽培有机碳储量总体呈现积累,而露地栽培较基础水平无显著变化。综合0—40 cm土体,种植5—6年外源碳净固存速率和净固存效率显著高于9—10年,9—10年外源碳净固存效率为20.7%(设施)和22.9%(露地),栽培方式间无显著差异。猪粪配合秸秆替代化肥处理能显著提升0—20 cm土层有效磷含量,显著降低20—40 cm土层硝态氮含量。蔬菜产量与氮、磷吸收改善,尤其露地栽培促进养分吸收效果显著,每形成1 000 kg产量氮素盈余0.87 kg(露地)和2.47 kg(设施),露地栽培氮素盈余较单施化肥下降显著,设施栽培施氮量下调潜力较大。【结论】两种栽培方式下猪粪配合秸秆替代部分化肥均能实现土壤固碳、氮磷供应与利用改善及稳产增产。设施栽培较好地协同了SOM提升目标(至中肥力水平)与高效固碳,但施氮量仍有下调空间。露地栽培SOM随外源碳的持续施入过早进入平台期,外源碳净固存效率对SOM的响应更敏感,土壤固碳潜力受限。有机替代方案的制定应兼顾长期与短期目标,以协同长期稳定高效固碳与短期养分平衡供应。
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表2
猪粪配合秸秆替代化肥不同栽培方式土壤SOC固存速率和固存效率"
| 土层 Soil layer (cm) | 指标 Indicator | 至2015年From experiment initiation to 2015 | 至2019年From experiment initiation to 2019 | ||
|---|---|---|---|---|---|
| 设施Greenhouse | 露地Open-field | 设施Greenhouse | 露地Open-field | ||
| 0-20 | CSR (t·hm-2·a-1) | 3.1 a A | 2.1 a A | 1.9 a B | 1.5 a A |
| CSE (%) | 23.0 a A | 27.2 a A | 14.8 a B | 18.4 a A | |
| 0-40 | CSR (t·hm-2·a-1) | 5.4 a A | 3.0 b A | 2.7 a B | 1.8 a B |
| CSE (%) | 40.1 a A | 38.4 a A | 20.7 a B | 22.9 a B | |
表3
猪粪配合秸秆替代化肥对不同栽培方式0—40 cm土层有效磷、速效钾和EC的影响"
| 指标 Indicator | 土层 Soil layer (cm) | 设施Greenhouse | 露地Open-field | ||
|---|---|---|---|---|---|
| MN+SN | CN | MN+SN | CN | ||
| 有效磷 Olsen-P (mg·kg-1) | 0-20 | 69.9 a | 48.5 b | 35.7 a | 31.9 b |
| 20-40 | 28.4 a | 15.6 b | 21.6 a | 19.8 a | |
| 速效钾 Soil available potassium (mg·kg-1) | 0-20 | 316.0 a | 320.8 a | 229.8 a | 237.2 a |
| 20-40 | 269.2 a | 191.8 b | 153.3 a | 141.4 a | |
| EC (μs·cm-1) | 0-20 | 654.2 a | 782.6 a | 276.1 a | 386.7 a |
| 20-40 | 428.5 a | 469.3 a | 208.9 b | 278.4 a | |
表4
猪粪配合秸秆替代化肥对不同栽培方式蔬菜周年产量与单位产量养分盈余量的影响"
| 指标 Indicator | 设施Greenhouse | 露地Open-field | |||
|---|---|---|---|---|---|
| MN+SN | CN | MN+SN | CN | ||
| 产量Yield (t·hm-2·a-1) | 225.5 a | 217.1 b | 190.8 a | 176.9 a | |
| 每形成1 000 kg产量的养分盈余量 Nutrient surplus per 1 000 kg of yield (kg) | N | 2.47 a | 2.60 a | 0.87 b | 1.08 a |
| P | 0.68 b | 0.74 a | 0.32 a | 0.41 a | |
| K | 1.48 b | 1.76 a | 0.68 a | 1.06 a | |
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